10級(jí)測(cè)試系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì)課程復(fù)習(xí)資料(給學(xué)生)13.3.7

1、測(cè)試系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì) 課程復(fù)習(xí)資料13.3.17一、概念1頻率響應(yīng)函數(shù)反映了系統(tǒng)的穩(wěn)定的輸出和輸入關(guān)系。2壓電式傳感器是一種可逆型換能器，它也可以將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。3 噪聲是來(lái)自元器件內(nèi)部的一種污染信號(hào)。任何處于絕對(duì)零度以上的導(dǎo)電體都會(huì)產(chǎn)生熱噪聲。4懸浮接地的優(yōu)點(diǎn)是不受大地電流的影響，5常用的滅弧元件有RC回路、泄放二極管、硅堆整流器、壓敏電阻、雪崩二極管等。6霍爾元件是一種能實(shí)現(xiàn)磁電轉(zhuǎn)換的半導(dǎo)體器件，它必須在有磁場(chǎng)的條件下才能工作。7相敏檢波既能反映被測(cè)緩變信號(hào)的幅值，又能鑒別緩變信號(hào)的極性。8由于箔式應(yīng)變片的諸多優(yōu)點(diǎn)，因而應(yīng)用比較廣泛。目前，在常溫條件下，已逐步取代了金屬絲式應(yīng)變片。 9頻

2、譜是離散的，則對(duì)應(yīng)的時(shí)間函數(shù)一定是周期信號(hào)。10隨機(jī)誤差是沒(méi)有規(guī)律的，不可以通過(guò)統(tǒng)計(jì)平均將其消除。11抑制靜電感應(yīng)采用金屬網(wǎng)屏蔽線，抑制電磁感應(yīng)干擾采用雙絞線。12白噪聲發(fā)生器所提供的信號(hào)是完全隨機(jī)的。13光電隔離器是由光電耦合器件完成的。14頻率的保持性是指：若輸入為某一頻率的正弦(或余弦)信號(hào)，則系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出將有且只有該同一頻率，只不過(guò)幅值與相位發(fā)生了變化。15電容式傳感器的后續(xù)測(cè)量電路是電荷放大器、而不是電橋型電路。16差動(dòng)變壓器式電感式傳感器可提高傳感器的靈敏度，同時(shí)傳感器的測(cè)量范圍擴(kuò)大。17濾波器的帶寬越窄，則分辨率越高，測(cè)量時(shí)的響應(yīng)越慢。18溫度補(bǔ)償片與工作應(yīng)變片應(yīng)貼在電橋相鄰兩

3、臂上。19如果采樣頻率fs選得足夠高，則頻域各周期的圖形不會(huì)發(fā)生重疊。20正弦信號(hào)通過(guò)一階系統(tǒng)后，輸出的幅值不一定減小，但相位一定滯后。21地線壓降是形成公共阻抗干擾的重要原因。22測(cè)量緩變的力時(shí)，壓電式傳感器的晶片應(yīng)選用并接形式。23開(kāi)關(guān)電源的噪聲源主要來(lái)自開(kāi)關(guān)變壓器、功率開(kāi)關(guān)管、 高頻整流二極管。24標(biāo)定時(shí)所用測(cè)量?jī)x器精度至少要比被標(biāo)定測(cè)試系統(tǒng)的精度高一個(gè)等級(jí)。 25機(jī)床強(qiáng)迫振動(dòng)和自激振動(dòng)主要取決于機(jī)床部件或整臺(tái)機(jī)床的動(dòng)態(tài)特性。26頻率為1000HZ的周期性正弦波，經(jīng)過(guò)截止頻率為2000HZ的理想低通濾波器后的輸出仍為1000HZ的正弦波。27用渦流式傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)態(tài)非接觸式測(cè)量。28標(biāo)

4、稱范圍是指在測(cè)量器具的誤差處于允許極限內(nèi)的情況下,測(cè)量器具所能測(cè)量的被測(cè)量值的范圍。29測(cè)試裝置的靈敏度是一個(gè)無(wú)量綱的比例常數(shù)。30將1V模擬電壓用8位A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行量化，其最大量化誤差為1/256V。31當(dāng)采樣點(diǎn)數(shù)N一定時(shí)，采樣頻率fs越高，頻率增量大，頻率分辨力越低。32誤差是客觀存在的，在實(shí)驗(yàn)和測(cè)量中總有誤差。33周期信號(hào)的頻譜是由無(wú)限多條離散譜線組成， 每一條譜線(單邊譜)代表一個(gè)諧波分量。34采樣過(guò)程可以看成是信號(hào)與單位脈沖函數(shù)的簡(jiǎn)單乘積。 二、基本知識(shí)1、應(yīng)用電阻應(yīng)變測(cè)量技術(shù)作應(yīng)力測(cè)試。（1）測(cè)圖示軸的扭矩，在考慮溫度補(bǔ)償?shù)那闆r下且為了得到最大的靈敏度和輸出，如何正確地布置貼片？

5、試直接在軸面上畫出電阻應(yīng)變片，并畫出其接入的電橋電路，需正確標(biāo)注應(yīng)變片或電阻的序號(hào)；F（2）測(cè)圖示梁板的彎曲，已知力F垂直作用于板面且在其寬度的中點(diǎn)，在考慮溫度補(bǔ)償?shù)那闆r下且為了得到較大的靈敏度和輸出，試直接在梁板上畫出電阻應(yīng)變片，并畫出其接入的電橋電路，需正確標(biāo)注應(yīng)變片或電阻的序號(hào)。2、電磁兼容的概念是什么？干擾與噪聲的耦合方式一般包括哪些？ 3、離散傅里葉變換產(chǎn)生誤差的原因有哪些？應(yīng)如何設(shè)法減少這些誤差？4、何謂壓電效應(yīng)？壓電式傳感器對(duì)測(cè)量電路有何特殊要求？為什么? 5、在測(cè)試系統(tǒng)中主要通過(guò)什么措施抑制干擾與噪聲？常用的數(shù)字濾波技術(shù)有哪些？ 6、欲檢測(cè)某機(jī)器上一軸的轉(zhuǎn)速，可采用哪些類型的傳

6、感器？請(qǐng)舉三例并簡(jiǎn)要畫示意圖說(shuō)明之。7、何謂溫度補(bǔ)償？產(chǎn)生電阻應(yīng)變片溫度誤差的原因有哪些？8、濾波器與鑒頻器有何不同？它們各適用于什么場(chǎng)合？9、何謂濾波器的分辨率？它與哪些因素有關(guān)？10、測(cè)試系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)不失真測(cè)試的條件是什么？11、欲測(cè)量100度左右的溫度，現(xiàn)有0300度、0.5級(jí)和0120度、1級(jí)的兩支溫度計(jì)，試問(wèn)選用哪一支溫度計(jì)較好？為什么？12、振動(dòng)的測(cè)試主要有哪些類型？振動(dòng)的激勵(lì)方式通?？煞譃槟娜悾?13、某種電容式傳感器如圖所示，電容量為C=0A/，式中極板間介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)，0真空中介電常數(shù)，極板間距離，A極板表面積。問(wèn)：（1）該傳感器屬于哪種形式的電容傳感器？（2）簡(jiǎn)述該傳感器

7、的工作原理；（3）其靈敏度S = ？（4）該種傳感器是否會(huì)有線性誤差？為什么？ 三、計(jì)算1、 設(shè)間接測(cè)量量z=x2+y，在測(cè)量x和y時(shí)是一對(duì)一同時(shí)讀數(shù)的，直接測(cè)量的量x和y互不相關(guān)。測(cè)量數(shù)據(jù)如下表，試求Z的平均值Z 。( )測(cè)量序號(hào)12345X 讀數(shù)1010.410.29.810.1Y 讀數(shù)51545253502、 一電容測(cè)微儀，其傳感器的圓形極板半徑r= 4mm，工作初始間隙=0.3mm，介電常數(shù)=8.85×10-12F/m，試求：工作中，若傳感器與工件的間隙減小=2m，電容變化量是多少？( )3、 已知低通濾波器如圖4.35所示，其中R=1K，C=1F，求：當(dāng)輸入信號(hào)ex =10

8、sin1000t時(shí)，濾波器的輸出信號(hào)。( )exeyRC4、 壓電加速度傳感器與電荷放大器連接的等效電路如圖2.65（P55）所示。圖中C為傳感器固有電容、電纜等效電容和放大等效電容之和。已知傳感器電荷靈敏度SQ=100PC/G，反饋電容CF=1000PF，試求當(dāng)被測(cè)加速度為0.5G時(shí)，輸出電壓為多少？（G為重力加速度）。5、 磁電式速度計(jì)的工作原理如圖2.66（P55）所示。齒輪隨被測(cè)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，已知齒數(shù)Z=60，求：當(dāng)測(cè)得頻率計(jì)感應(yīng)電勢(shì)頻率F=2400HZ時(shí)，被測(cè)軸的轉(zhuǎn)速（r/min）。6、 圖4.34（P112）為電阻應(yīng)變儀中常用的標(biāo)定電路簡(jiǎn)圖。R為電阻應(yīng)變片，阻值為120，靈敏系數(shù)為2。若

9、分別取RA=1×106，RB=5×105，RC=1×105時(shí)，各相當(dāng)于多大應(yīng)變？7、 某復(fù)合信號(hào)由頻率分別為724HZ、600、500、44的同相正弦波疊加而成，試求該復(fù)雜信號(hào)的周期。若要對(duì)該復(fù)雜信號(hào)進(jìn)行不失真采樣，最小采樣頻率應(yīng)為多少？8、 設(shè)時(shí)間常數(shù)為5S的溫度計(jì)，從20的室溫條件下突然置入80的水中，經(jīng)過(guò)15秒之后，溫度計(jì)的指示值為多少度？9、 從示波器光屏中測(cè)得正弦波圖形的“起點(diǎn)”坐標(biāo)為（0，-1），振幅為2，周期為4，求該正弦波的表達(dá)式。10、 用一階測(cè)試系統(tǒng)去測(cè)量100HZ的正弦信號(hào)，若要求幅值誤差不大于5%，該系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)應(yīng)取多大？11、右圖為電阻應(yīng)變儀中常用的標(biāo)定電路簡(jiǎn)圖。R為電阻應(yīng)變片，阻值為150，靈敏系數(shù)為3。若分別取Ra=2×106，Rb=1×106，Rc=2×105時(shí)，各相當(dāng)于多大應(yīng)變？（求應(yīng)變或a或b或c）（應(yīng)有計(jì)算過(guò)程）e0eyRaRbRRcRRR12、測(cè)力傳感器的靜態(tài)標(biāo)定數(shù)據(jù)如表3.1所示。拉力P/N01020304050403020100應(yīng)變（×10-6